(57)【要約】【課題】バウンシングの発生を小とすることができ、特に燃料噴射弁装置に設けた場合には、高精度な制御が可能となる燃料の噴射流量の範囲を拡大することができる電磁石アクチュエータを提供する。【解決手段】電磁石１２と、電磁石１２への通電により吸引される可動部材１３と、可動部材１３を収容する収容部２と、収容部２に設けられて可動部材１３の移動を規制する規制部１６と、可動部材１３に一体に設けられて規制部１６に当接して移動が規制される被規制部１８とを備える。規制部１６と被規制部１８とが相互に当接する当接面を傾斜面１９，２０とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石と、該電磁石への通電により該電磁石に向かって吸引され移動する可動部材と、該可動部材を移動自在に収容する収容部と、該収容部に設けられて可動部材の移動を所定位置で規制する規制部と、前記可動部材に一体に設けられて前記規制部に当接することにより移動が規制される被規制部とを備える電磁石アクチュエータにおいて、
前記規制部と前記被規制部とが相互に当接する当接面のうちの少なくとも一方が傾斜面とされていることを特徴とする電磁石アクチュエータ。
【請求項２】
前記規制部と前記被規制部との当接面が共に傾斜面とされていることを特徴とする請求項１記載の電磁石アクチュエータ。
【請求項３】
前記電磁石アクチュエータは、燃料を噴射する噴射口と該噴射口を開閉する弁体とを備える燃料噴射弁装置に設けられて、前記可動部材には該弁体が連設されており、
該弁体が開弁する方向に前記可動部材を移動させるべく前記電磁石に通電したとき、その通電時間により燃料の噴射流量を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の電磁石アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石への通電により可動部材が吸引されて移動する電磁石アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電磁石アクチュエータとしては、例えば、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するするためにシリンダーヘッドに取り付けられる燃料噴射弁装置の駆動部に採用されているものが知られている（特許文献１又は特許文献２参照）。
【０００３】
図６に示すように、この燃料噴射弁装置３１に備えられた電磁石アクチュエータ３２は、電磁石３３と、電磁石３３の先端面に吸着自在の可動部材３４と、可動部材３４を電磁石３３から離反する方向へ付勢するスプリング３５を備えている。
【０００４】
このような電磁石アクチュエータ３２を駆動部とする燃料噴射弁装置１は、可動部材３４に、その移動方向に延びるロッド３５を介して弁体３６が連設されている。また、可動部材３４を収容している収容部３７には、ロッド３５を介して弁体３６を所定の開弁状態となるように規制する規制部３８が設けられている。更に、ロッド３５には、規制部３８に当接してその移動が規制される被規制部３９が設けられている。
【０００５】
このような燃料噴射弁装置３１においては、電磁石３３への通電と通電解除により可動部材３４の吸着及び解除を行い、可動部材３４に連結された弁体３６を駆動して噴射口４０からの燃料の噴射を行う。即ち、電磁石３３への通電により可動部材３４が吸着されたとき弁体３６が噴射口４０を開弁し、電磁石３３への通電が解除されたときスプリング３５の付勢力によって可動部材３４が電磁石３３から離反して弁体３６が噴射口４０を閉弁する。そして、噴射口４０の開弁時間を長くすることで燃料の噴射流量を増加させ、噴射口４０の開弁時間を短くすることで燃料の噴射流量を減少させるといった流量制御を、電磁石３３への通電時間の長短によって行なうことができる。
【０００６】
しかし、従来においては、被規制部３９が規制部３８により規制されるとき、規制部３８と被規制部３９とがロッド３５の移動方向に対して垂直な平面４１、４２（図７参照）同士で当接するために、被規制部３９が規制部３８に当接した際の反力ｆがロッド３５の移動方向に作用し、開弁初期においては、被規制部３９が数回跳ね返る所謂バウンシングが比較的大きく発生する。そして、このようなバウンシングの発生により、高精度な制御が可能な流量の範囲（流量ダイナミックレンジ）が縮小されてしまう不都合がある。
【０００７】
これについて詳しく説明すれば、電磁石３３への通電を開始すると可動部材３４が吸引され電磁石３３に向かって移動し、ロッド３６を介して弁体３６が噴出口４０を開弁する。このとき、図７（ａ）に示すように規制部３８から離間した位置にあった被規制部３９は、図７（ｂ）に示すように規制部３８に衝突する。この衝突によってバウンシングが生じる。その後、電磁石３３への通電を解除すると、図６に示すスプリング３５の付勢力により弁体３６が噴出口４０を閉弁する。このときの、電磁石３３への通電開始から通電が解除されるまでの弁体３６の挙動を図８に示す。図８を参照して説明すれば、電磁石３３への通電時間を短くしていくことで、それに伴う噴出口４０の開弁時間が短くなり、１回の開閉当りの燃料の噴射流量を小とすることができる。
【０００８】
しかし、バウンシングが生じている範囲Ａにおいて電磁石３３への通電を解除すると、スプリング３５の付勢力に被規制部３９の反動が付加されて閉弁速度が所望の速度よりも速くなる（図８中の線ａに示す）ため、この範囲Ａ内での極めて短い通電時間では高精度な流量制御が行なえない。範囲Ａを過ぎた通電時間においては、図８中の線ｂ及び線ｃに示すように、一定の傾きをもつ速度によって閉弁される。従って、正確な流量制御を行なうためには、バウンシングが発生しているときの通電解除（閉弁）を行なわないようにする必要があり、これによって、高精度な制御が可能となる流量の範囲（流量ダイナミックレンジ）が小となる不都合がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１２６０８７号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００１−１７８１０５号公報（図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、バウンシングの発生を小とすることができ、特に燃料噴射弁装置に設けた場合には、高精度な制御が可能となる燃料の噴射流量の範囲を拡大することができる電磁石アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、電磁石と、該電磁石への通電により該電磁石に向かって吸引され移動する可動部材と、該可動部材を移動自在に収容する収容部と、該収容部に設けられて可動部材の移動を所定位置で規制する規制部と、前記可動部材に一体に設けられて前記規制部に当接することにより移動が規制される被規制部とを備える電磁石アクチュエータにおいて、前記規制部と前記被規制部とが相互に当接する当接面のうちの少なくとも一方が傾斜面とされていることを特徴とするものであり、より好ましくは、前記規制部と前記被規制部との当接面が共に傾斜面とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、前記規制部と前記被規制部との当接面のうちの一方、或いは両方を傾斜面としたので、規制部に被規制部が衝突したときの反力は、可動部材の移動方向に集中することなく分散する。これによって、従来のような可動部材の移動方向に対して垂直な平面同士で当接した場合に比べてバウンシングを低減することができ、電磁石への通電時間が短い時の可動部材の移動を安定させることができる。
【００１３】
そして、本発明の前記電磁石アクチュエータは、燃料を噴射する噴射口と該噴射口を開閉する弁体とを備える燃料噴射弁装置に好適に設けられるものであり、前記可動部材には該弁体が連設されており、該弁体が開弁する方向に前記可動部材を移動させるべく前記電磁石に通電したとき、その通電時間により燃料の噴射流量を制御する。
【００１４】
本発明によれば、前記規制部と前記被規制部との当接面のうちの一方、或いは両方を傾斜面としてバウンシングの発生が小となるので、従来においては行なえなかった短い通電時間での流量制御が可能となり、高精度な制御が可能となる燃料の噴射流量の範囲を拡大することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の構成を示す断面説明図、図２は要部の作動を示す説明図、図３は通電時間による噴射流量の制御範囲を示す線図、図４及び図５は他の実施形態の一部を示す説明図である。
【００１６】
図１に示すものは、図示しない内燃機関に取り付けられる燃料噴射弁装置１であって、略円筒状のハウジング２と、該ハウジング２の先端部にカシメ等により連設された円筒状の接続部３とを備えている。接続部３は、内燃機関の燃焼室に臨んで燃焼室内に燃料を噴射する噴射口４を先端に備え、噴射口４を開閉する弁体５が内部に収納されている。なお、接続部３において符号６は開弁時に燃料に渦流を形成する渦流形成部材であり、符号７は遮熱性を有する環状のシール部材である。
【００１７】
前記ハウジング２の内部には、本発明における一実施形態の電磁石アクチュエータ８が収納されている。電磁石アクチュエータ８は、円筒状のボビン９に巻回支持されたコイル１０と、コイル１０に挿着された円筒状のコア１１とからなる電磁石１２を備えている。そして更に、電磁石アクチュエータ８は、電磁石１２のコア１１の端面に吸着される磁性材若しくは軟磁性材よりなる可動部材１３を備えている。可動部材１３は、ハウジング２の内部（収容部）において電磁石１２に対して吸着・離反する方向に移動自在に設けられている。更に、可動部材１３は、ロッド１４を介して前記弁体５に連結されており、前記コア１１に内蔵されたスプリング１５によってコア１１から離反する方向に付勢されている。
【００１８】
前記ハウジング２の内部の接続部３との境界位置には環状の規制部材１６（本発明における規制部）が固設されており、前記ロッド１４は、この規制部材１６を貫通して軸方向に移動自在に設けられている。ロッド１４には、規制部材１６への当接によりロッド１４の移動が規制される被規制部１８が一体に形成されている。
【００１９】
前記規制部材１６と前記被規制部１８とには、相互に当接する当接傾斜面１９，２０が形成されている。そして、後述するように、電磁石１２への通電により可動部材１３がコア１１に吸着されたとき（図１示の状態）、規制部材１６の当接傾斜面１９に被規制部１８の当接傾斜面２０が当接してロッド１４の移動が規制され、弁体５が所定の開弁状態となる。
【００２０】
また、前記コア１１から連続して後方に延びる延設部２１の後端には、フィルタ２２を備える燃料供給部２３が設けられている。該燃料供給部２３から圧送された燃料は、前記コア１１に内挿された燃料導通路２４及び可動部材１３の内壁とロッド１４との隙間を経てハウジング２の先端部に充満する。このとき、充満した高圧燃料の外部への漏れを防止するために、コア１１とボビン９との間や、ボビン９とハウジング２内壁との間にシール部材２５，２６が設けられている。また、図中符号２７によって示すものは前記コイル１０に導体２８を介して給電するための給電コネクタである。該給電コネクタ２７には、図示しない電力供給手段が接続される。
【００２１】
次に、燃料噴射弁装置１における電磁石アクチュエータ８の作動を図１を参照して説明する。前記給電コネクタ２７を介してコイル１０に給電すると、電磁石１２の吸引により可動部材１３がコア１１に向かって移動して吸着される。同時に、図２（ａ）に示すように、規制部材１６と被規制部１８とが離間した状態から、被規制部１８が規制部材１６へ向かって接近し、図２（ｂ）に示すように、被規制部１８が規制部材１６に衝突してロッド１４が停止する。これによって、図１に示すように、弁体５が噴射口４から離反され、噴射口４からは接続部３内の燃料が高圧に噴射される。また、前記給電コネクタ２７からのコイル１０への給電が停止されると、スプリング１５の付勢によって可動部材１３がコア１１から離反する。これに伴って、弁体５が燃料の噴射口４を閉塞する。これにより、噴射口４からの燃料の噴射が停止される。このように、電磁石アクチュエータ８は電磁石１２への通電と通電解除とによって弁体５を駆動して噴射口４の開弁と閉弁を行なうので、電磁石１２への通電時間に応じて噴射口４からの燃料の噴射流量の大小を制御することができる。
【００２２】
そして、本実施形態においては、規制部材１６と被規制部１８とが当接傾斜面１９，２０同士で当接するので、高精度な制御が可能となる燃料の噴射流量の範囲を拡大することができる。即ち、前述したように、電磁石１２への通電により、図２（ａ）に示すように、規制部材１６と被規制部１８とが離間した状態から、被規制部１８が規制部材１６へ向かって接近し、図２（ｂ）に示すように、被規制部１８が規制部材１６に衝突してロッド１４が停止する。このとき、規制部材１６の当接傾斜面１９に被規制部１８の当接傾斜面２０が当接することで、当接傾斜面１９，２０同士の衝突からの反力ｆは、ロッド１４の移動方向に集中することなく分散する。これによって、従来のようなロッド１４の移動方向に対して垂直な平面同士で当接した場合に比べてバウンシングを低減することができる。バウンシングが低減することにより、従来の技術において説明した図８のバウンシングが生じている範囲Ａが小となり、極めて短い通電時間での高精度な流量制御が可能となる。このときの通電時間と噴射流量との関係を図３に示す。図３において通電時間と噴射流量との関係が直線で表される範囲が高精度な制御が可能となる範囲である。本実施形態によれば、図３に示すように、噴射流量の小さい側（通電時間の短い側）において高精度な制御が可能となる流量の範囲を延長することができ、流量ダイナミックレンジＢを、従来の流量ダイナミックレンジＣよりも拡大することができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、規制部材１６と被規制部１８との両方に当接傾斜面１９，２０を設けたものを挙げたが、本発明はそれに限るものではなく、例えば、規制部材１６と被規制部１８との一方にのみ当接傾斜面を設けてもよい。即ち、図４に示すように、規制部材１６に当接傾斜面１９を設ければ、被規制部１８の当接面２９がロッド１４の移動方向に対して垂直な平面であってもよく、或いは、図５に示すように、被規制部１８に当接傾斜面２０を設ければ、規制部材１６の当接面３０がロッド１４の移動方向に対して垂直な平面であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す断面説明図。
【図２】要部の作動を示す説明図。
【図３】本実施形態の燃料噴射弁装置における通電時間による噴射流量の制御可能範囲を示す線図。
【図４】他の実施形態の一部を示す説明図。
【図５】他の実施形態の一部を示す説明図。
【図６】従来の電磁石アクチュエータの構成を示す断面説明図。
【図７】図６の要部の作動を示す説明図。
【図８】従来の燃料噴射弁装置における通電時間と弁体の開閉との関係を示す線図。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁装置、２…ハウジング（収容部）、４…噴射口、５…弁体、８…電磁石アクチュエータ、１２…電磁石、１３…可動部材、１６…規制部材（規制部）、１８…被規制部、１９，２０…当接傾斜面（傾斜面）、２９，３０…当接面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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